600mm四辊液压精轧机组的研发与应用

600mm四辊液压精轧机组的研发与应用

1精轧机组的应用状况1997年，广州彩石学会利用广州铜厂的机会，扩大产品种量，提高产品质量，更好地适应市场，并利用广州铜厂的搬迁和改造潜力，开展高精度铜带工程。西安重型机械研究所(西重所)在众多竞争对手中,利用自己的优势争得了ϕ160mm/ϕ550mm×600mm四辊液压精轧机组等三条机组的供货合同。西安重型机械研究所将开发的多项先进技术应用于精轧机组中,使这条机组的整体性能和所轧产品精度达到了国内同类产品的最高水平,与国际水平相当。600mm四辊液压精轧机组,装机水平高,成品精度高,板形好,轧制速度高,除油效果好,设备安全可靠,自动化程度高,操作方便,可生产各种牌号的高精度铜带。此机组于1999年11月底设备调试验收完毕,正式投入试生产。在调试过程中,机组各项技术指标完全达到了合同规定值。到目前为止,该机组一直在正常、稳定地运行。2该设备的主要部件600mm四辊可逆式液压精轧机组,可用于带套筒、无套筒轧制高精度带材和对带卷进行重卷。机组主要参数如下:3润滑控制系统在线设备及工艺流程如下:600mm四辊轧机还设置了液压压下、液压传动、设备润滑、工艺润滑(含有精密过滤装置)、轴承油雾润滑、油雾净化装置、CO2自动灭火装置及相应的交流传动控制系统、直流传动控制系统、厚度控制系统、PLC控制系统。4工艺指引。在所使用的内利用卷径测量装置能准确测量初始卷径,并根据初始卷径和带宽,自动进行高度和宽度对中;在开卷轧制时,开卷机浮动对中(CPC)装置根据来料错层情况保证出口带卷错层≤1mm。轧机能自动进行圈数及卷径的动态计算以及轧制压痕的记忆,并实现带尾的自动减速和自动停车,自动停车定位精度为≤40mm。轧机开机预压靠(轧制压力清零、辊缝清零)可以自动或人工完成。轧机具有过载(电流、轧制压力)保护,断带保护和紧急停车等安全保护功能,确保设备能安全正常运转。轧机具有工艺过程参数的设定、工艺过程参数和设备关键参数的检测、显示、故障诊断及报警系统。轧机具有液压压下系统,液压正、负弯辊系统,液压传动系统,工艺润滑系统和设备润滑系统。工艺润滑采用全油润滑冷却系统,并配备精密过滤机。全油润滑冷却系统具有润滑效果好,摩擦系数低,降低轧制力等优点。由于轧制速度高(500m/min),支承辊轴承采用油雾润滑,提高了轴承的润滑、冷却效果。轧机的辊缝是通过主油缸上的位移传感器或西安重型机械研究所自行研制的辊缝仪来控制的,可相互切换。轧机具有辊缝和压力调偏,工作辊弯辊系统和分段冷却等板形控制手段。可通过辊缝调偏来消除带材单边浪;可通过调节正、负弯辊力的大小,来消除带材的双边浪或中浪;调节分段冷却可消除带材对称浪和非对称浪。弯辊力和分段冷却可以通过机前、机后操作箱上的触摸屏进行调节,分段冷却可以关闭任意一个喷嘴。工作辊采用P5级的SKF滚针轴承;支承辊采用P5级的FAG四列短圆柱滚子轴承,轴承拆卸更加方便,可大大提高轧材精度及轧辊的强度。左、右卷取机采用四斜楔式卷筒,在涨径状态下,卷筒表面无缝隙,可保证带卷内层无压痕,提高成材率。为了防止薄带时塌卷,增设了助卷器,当带材厚度≤0.5mm时,可以带套筒轧制。轧机可实现快速换辊,换辊时间:工作辊≤5min;支承辊≤20min。有效地节省了时间,提高了生产率。机组具有重卷功能(只对带材进行倒卷)。5采用新技术和新设备以下采用的技术除了油雾润滑和CO2自动灭火外,其余技术全为西安重型机械研究所自行研制开发的。5.1光电编码装置为了提高上卷自动化程度以及更精确地进行开卷轧制的控制,在上卷小车处安装了卷径测量装置,以便精确测量来料卷的外径,测量精度为±1mm。该装置由测尺、驱动气缸、接近开关、行程开关以及光电编码器等组成。将测径装置测量的卷径,转换为光电编码器的位置信号,由升降油缸自动调整带卷的高度,使带卷的中心与开卷机卷筒轴线重合。根据操作人员在主操作台厚控计算机上调入的轧制规程中的带材宽度数据,通过位移传感器的位置信号,来控制油缸的移动使推板移动到合适的位置,从而保证带卷边部靠到推板上,带宽方向中心线与轧制中心线重合。5.2开卷机内部浮动油缸的检测在开卷轧制时,如果来料带卷有错层,CPC装置的光电检测头会自动检测出错层的大小及方向,并由CPC装置中的位移传感器控制其浮动油缸,驱动开卷机本体在轨道上沿带材宽度方向相应移动,纠正入口带材的位置,保证带宽中心线始终与轧机中心线重合。纠偏精度为±1mm。5.3带材表面油膜的分离除油法带材除油系统具有气刀和真空两部分。气刀是用来清除由轧辊带到出口侧的大部分冷却液,属于粗除油。可通过调整气嘴的角度和气压的大小,来改变气刀吹的位置和压力;真空除油能清除带材表面上的油膜,使带材表面残油量≤2mg/dm2,属于精除油。真空除油由真空泵、气油分离装置、驱动气缸、上下架体、上下除油盒以及密封条等组成。5.4油雾润滑的研究该轧机的最高轧制速度为500m/min,为了保证支承辊轴承的润滑和冷却效果,提高轴承的运行寿命,采用了油雾润滑。此装置由气体加热装置、油雾发生器、油雾凝缩嘴等组成。5.5围产生大量烟烟气因为机组采用全油润滑,且机组速度很高,所以在轧制过程中,主轧机周围会产生大量的烟雾,这些烟雾如果直接排放到大气中,就会产生环境污染。因此,配备了油雾净化装置。通过烟雾收集装置将烟雾吸走,并通过油雾净化装置将油气分离,把油收集起来,空气排放到大气中,确保排放达标。5.6氧化碳自动灭火装置机组采用全油润滑,且机组速度很高,所以在轧制过程中,主轧机周围会产生大量的烟雾,这些烟雾极易引起火灾。同时,地下油库、精密过滤房,也存在一定量的油雾,也易产生火灾。为了保证设备和人身安全,配备了二氧化碳自动灭火装置。二氧化碳灭火分为三个区域即轧制区、地下油库区和精密过滤区。灭火装置能自动检测发生的火情及发生的区域并发出警报,根据设定的延时时间,自动向该区域喷二氧化碳进行灭火。也可人工控制二氧化碳灭火装置的开启。5.7辊缝的检测精度此轧机配备有两套辊缝检测装置。可以根据不同的要求相互切换。(1)为了精确检测轧机的辊缝,西安重型机械研究所开发了自己的辊缝检测装置。此装置通过直接检测两工作辊轴承座的距离,间接测量两工作辊中心线的距离,从而间接测量轧机辊缝的大小。此装置辊缝的设定精度比通过检测主油缸活塞的位移来检测辊缝的精度要高得多,它排除了轧机牌坊、支承辊等的变形及支承辊的跳动对辊缝的影响,辊缝的设定精度可达到μm级。(2)为了满足不同的工作要求,在轧机的两个主油缸中也安装了位移传感器。通过检测主油缸的活塞位移来间接检测轧辊绲缝。5.8进入钳口的辊口卷取机卷筒在穿带前,可根据送入的钳口定位信号,由光电开关控制自动转到喂料位置。带材可以通过喂料导板,顺利进入钳口。轧机在换辊前,可以根据扁头定位信号,由光电开关控制自动转到两扁头垂直位置。这样,每次换辊时新辊的扁头只要处于垂直位置,即可顺利地把新辊换上,缩短了停机时间。由于轧机速度高,轧机轴承的价格也比较昂贵,为了保证轴承安全运行,在支承辊轴承座上安装了温度传感器。可随时检测轴承温度的变化,并可根据设定的极限温度报警。5.9卷取机、开卷机主轧机、开卷机、左右卷取机采用直流电机传动,可控硅供电,并选用西门子公司6RA24系列全数字整流装置,大大地提高了轧机的张力和速度控制精度,为轧制出高精度的带材提供了有力的保证。具体配置如下:(1)主轧机(主电机:DC520V1700A)整流装置选用西门子公司6RA24系列全数字可逆整流装置,采用速度电流双闭环系统,光电编码器反馈,并具有磁场自动调节,电流、速度自适应,加(减)速度曲线控制等功能。轧机调速控制精度在±0.1%以内。(2)卷取机(电机:DC520V850A;DC520V250A)左、右卷取机相同;卷取机张力范围为:0.6～45kN,卷径变化范围为500～1250mm。由于张力与卷径变化范围较大,因此采用大小电机并联工作方式。整流装置选用西门子公司6RA24全数字直流传动装置,配有卷绕工艺板及相应的卷绕控制软件,具有自动卷径计算,动态补偿,磁场调节,断带保护等功能。张力控制精度达到静态±1%,动态±5%。(3)开卷机(电机:DC520250A)配置与卷取机相同。主轧机与卷取机、开卷机整流装置均具有完善的通讯与故障自诊断功能,整流装置均配备有CB24通讯板与PLC进行通讯,工艺操作指令及初始参数(如初始卷径测量值等)的传递均通过网络由PLC送至整流装置。整流装置的工作状态、实际值以及故障时的故障代码均可通过网络送到PLC。PLC通过H1网将轧机状态信息发送至MMI人机界面,因而操作人员可以随时观察机组工作状态,事故时可显示相应故障信息以便工作人员迅速查找原因。主机与卷取机、开卷机整流柜设有远程I/O,作为整流装置进行开机逻辑控制。5.10agc系统液压AGC系统采用两级计算机控制,不仅具有恒辊缝、恒轧制压力、厚度监控功能,而且还具有张力AGC等。系统配置及功能如下:5.10.plc硬件组成轧机计算机控制系统采用上、下位两级计算机控制方案,该系统是集轧机过程控制、过程管理、AGC控制和故障报警诊断为一体的计算机系统。下位机由辊缝控制计算机、厚度控制计算机组成;上位机由轧制过程管理计算机组成;配置独立的人机界面计算机(MMI)。5.10.生产控制系统(1)辊缝控制(GAPCONTROL)。辊缝控制是AGC控制的基本内环,它与其他AGC模式一起使用。(2)压力控制(LOADCONTROL)。压力控制是AGC控制的第二个基本内环,它也需与其他AGC模式一起使用。压力控制主要用于压力-张力-速度AGC控制、轧机预压靠调零、轧机调试及故障诊断。(3)压力AGC控制(GAUGEMETER)。这种控制也被称为液压轧机的可变刚性。压力AGC控制可以有效地增加轧机刚性,使轧机的等效刚性远大于轧机的自然刚性。(4)工作辊弯辊控制(WORKROLLBEND)。(5)辊缝和压力调偏控制(GAP/LOADTILTCONTROL)。通过分别调整操作侧、传动侧轧辊辊缝,使轧辊倾斜。弯辊控制和调偏控制用于控制轧机出口侧带材的板形。(6)厚度监控(GAUGEBACKWARDCONTROL)。通过出口侧测厚仪检测轧机出口侧带材的厚度偏差,控制轧辊辊缝或轧制压力,使厚度偏差趋于零。(7)厚度预控(GAUGEFORWARDCONTROL)。通过入口侧测厚仪检测轧机入口带材厚度,存入一先入先出的厚度链表中,经过延时后,根据所存厚度值控制轧辊辊缝或轧制压力,使轧机出口侧带材的厚度偏差减小。(8)张力AGC。通过调整带材的入口张力,使轧机出口侧带材的厚度偏差趋于零。(9)轧制工艺选择(MILLSETUP)。AGC系统配置有轧制工艺数据库,可以存储多达数百种轧制工艺。(10)数据显示及操作控制(DATADISPLAYANDMILLOPERATION)。在过程管理计算机及CRT显示操作站均可实时显示轧机的各种参数和厚度变化曲线,并可在轧制过程中修改这些参数。(11)自动报表(AUTOMATICALLREPORTSGENERATION)。在每卷带材或每道次轧制结束后,系统可以自动产生带卷报表,记录此卷带材每一道次的轧制情况。在每一班和每一天生产结束以后,系统可以自动产生班报表和日报表,日报表将保存在生产报表数据库中。(12)故障诊断系统(FAULTDIGNOSTICS)。(13)远程诊断(REMOTETEST)。通过调制解调器MODEM使用户系统与西安重型机械研究所的计算机系统相连,可为用户提供远程系统测试。系统维护(SYSTEMMAINTENANCE)。系统具有自主开发能力,无须借助其他设备就可以进行编程,可在线调试、修改控制参数等,可使厚控系统始终保持最佳工作状态。5.11plc控制系统机组自动化采用SIEMENSS7-400PLC控制系统。PLC根据机组工艺操作过程及相互的联锁要求向机组发出顺序控制命令,对机组在运行过程中产生的各种故障进行相应保护。操作台、控制柜等主要控制场所信号的输入输出均以